Estudio de sensores para la caracterización del comportamiento dinámico de un vehículo monoplaza

         Eduardo Arias López

Estado: Finalizado

Introducción:

Este proyecto se comenzó básicamente a principios de Noviembre de 2003. El inicio se centró principalmente en el estudio de los ángulos de deriva de las ruedas del coche y la manera de calcularlos. Después de analizar las distintas alternativas, se vio que no eran fáciles de medir a través de la tecnología de la que se disponía en el laboratorio. Por eso se procedió a la búsqueda de nueva tecnología empleada en los grandes equipos de competición y empresas de automóviles que ayudase a calcular dichos ángulos.

            A medida que se fue investigando se llego a la conclusión de que los ángulos de deriva se podían calcular de forma indirecta a partir de la velocidad absoluta de algún punto del coche. Por lo que se empezó a buscar distintos tipos de sensores o tecnologías que había en el mercado para poder determinar la velocidad de un vehículo.  

            Finalmente se vio que el hecho de tener bien definido el vector velocidad del vehículo podía aportar una información más amplia que simplemente la de calcular los ángulos de deriva, y que influiría en las características de conducción del coche. Por eso a partir de esto, el proyecto reorientó su objetivo a un punto de vista más general y se centró en la determinación del vector velocidad por medio de las diferentes tecnologías que había en el mercado o que pudieran ser desarrolladas en el laboratorio.  

En el propio laboratorio se pueden realizar simulaciones en PC en las que se determinan diferentes comportamientos y parámetros del coche. La idea de añadir más sensores al coche es para poder obtener una validación experimental de dichas simulaciones en PC.

 El proyecto se ha estructurado de la siguiente forma:

1-Evaluación de los sensores que posee el coche.

            2-Estudio de las tecnologías que hay para medir la velocidad lineal y angular en el plano xy.

            3-Comparación de todas las tecnologías y  posibles combinaciones entre ellas para una posible implementación en el coche del laboratorio.

El proyecto evalúa tecnologías punteras que se están usando en importantes competiciones como puede ser la Fórmula 1. Aunque en principio esto puede resultar algo inalcanzable en el laboratorio, la verdad es que a medio plazo este proyecto ayudará mucho a las futuras competiciones en las que se espera que el laboratorio de automoción participe.

Proyecto:

Descripción

            El proyecto presenta una serie de sensores que existen actualmente para medir la velocidad lineal y la angular.  Todos ellos son muy utilizados tanto por fabricantes como por equipos de competición. Entre los sensores de velocidad angular analizados destacan los giróscopos que nos miden como de rápido gira un objeto, y en nuestro caso en concreto la velocidad a la que gira en coche. En la dos figuras siguientes se muestran dos modelos de giróscopos (o giroscopios): los mecánicos y los electrónicos. Estos últimos ampliamente utilizados en el mundo de la automoción.

 

 

 

        Por otro lado en cuanto a la velocidad lineal existen varias tecnologías para medirla. Dentro de todas ellas, hay algunas que nos miden el vector velocidad absoluta como por ejemplo los sensores ópticos muy utilizados en los equipos de Fórmula 1, mientras que otras solo nos miden la velocidad longitudinal mas comúnmente llamada velocidad.

        Entre las distintas tecnologías que hay para medir la velocidad, ya sea la longitudinal o la absoluta están:

    En las figuras siguientes se muestran imágenes de las cuatro primeros tecnologías:

        El proyecto se ha centrado preferentemente en el estudio del comportamiento dinámico del vehículo en el plano XY. Es decir que se ha analizado la posibilidad de medir, mediante los sensores que se acaban de exponer, las velocidades lineales en el eje Y y en el X, y la velocidad angular alrededor del eje Z. Como se muestra en la figura siguiente existen otros planos los cuales no se han evaluado en este proyecto pero que son de gran interés, ya que influyen en las características de conducción del coche. Sería de gran interes que se realizasen futuros proyectos que analizasen el comportamiento dinámico en estos planos

 

Material público:

Memoria del proyecto (.pdf)
Catálogo sensor óptico  (.pdf)
Catálogo sensor GPS (Doppler) (.pdf)
Imagen giróscopo mecánico  
Imagen dispositivo de quinta rueda  
Imagen sensor óptico